DE102010030385A1 - Injection valve for injecting fuel into combustion chamber of combustion engine, has axially movable pressure equalization piston included within hollow needle such that combustion and pressure chambers are axially limited - Google Patents

Injection valve for injecting fuel into combustion chamber of combustion engine, has axially movable pressure equalization piston included within hollow needle such that combustion and pressure chambers are axially limited Download PDF

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Armin Schuelke
Olaf Ohlhafer
Uwe Iben
Robert Giezendanner-Thoben
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Abstract

The valve has a stroke-movable injection valve element (1) i.e. hollow needle, releasing and closing an injection port (2) in a hole (3) of a housing portion. The valve element is directly operated by an actuator (5) i.e. magnetic actuator. The injection port is fed with a high pressure medium through a high-pressure guide (6) in the hole. An axially movable pressure equalization piston (7) is included within the hollow needle such that a combustion chamber (8) and a pressure chamber (9) are axially limited by pressure transmission and cause pressure compensation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Einspritzventil mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ein derartiges Einspritzventil ist insbesondere als Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine einsetzbar. Der Einsatzbereich ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Das vorgeschlagene Einspritzventil ist prinzipiell zum Schalten von Volumenströmen nutzbar.The invention relates to an injection valve having the features of the preamble of claim 1. Such an injection valve can be used in particular as a fuel injector for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine. However, the field of application is not limited to this. The proposed injection valve can be used in principle for switching volume flows.

Bei dem vorgeschlagenen Einspritzventil erfolgt die Betätigung des Einspritzventilgliedes direkt, um die Nachteile einer indirekten Ventilgliedsteuerung, wie beispielsweise ein verzögertes Ansprechverhalten, die Rückführung einer Absteuermenge sowie eine höhere Pumpenleistung, um die abgesteuerte Menge wieder auf Hochdruck zu fördern, zu umgehen.In the proposed injector, actuation of the injector member is direct to obviate the disadvantages of indirect valve member control, such as delayed response, return of a spill amount, and higher pump power to re-pressurize the spilled rate.

Stand der TechnikState of the art

Aus dem Stand der Technik sind vorrangig Einspritzventile bekannt, welche zur direkten Betätigung des Einspritzventilgliedes Piezoaktoren einsetzen. Denn die in der Regel zum Öffnen des Einspritzventilgliedes erforderliche Kraft würde einen zu großen Magnetaktor und damit einen zu großen Bauraum erfordern. Lediglich Systeme mit einem druckausgeglichenen bzw. druckangeglichenen Einspritzventilglied erlauben den Einsatz eines herkömmlichen Magnetaktors, da durch den Ausgleich der an dem Einspritzventilglied anliegenden hydraulischen Kräfte die zum Öffnen erforderliche Kraft abgesenkt werden kann.From the prior art, injection valves are primarily known which use piezo actuators for the direct actuation of the injection valve member. Because the force usually required to open the injection valve member would require too large a magnetic actuator and thus too large a space. Only systems with a pressure-balanced or pressure-balanced injection valve member allow the use of a conventional magnetic actuator, since by balancing the voltage applied to the injection valve member hydraulic forces required for opening force can be lowered.

Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2008 000 702 A1 ist ein Einspritzventil mit einem Druckausgleichsventil bekannt, das bei entsprechender Schaltung einen Ausgleich der am Einspritzventilglied hydraulisch erzeugten Kräfte bewirkt. Das Einspritzventilglied kann demzufolge mit entsprechend geringen Kräften aus seiner Schließlage gehoben werden, so dass der Einsatz eines klein bauenden Magnetaktors möglich ist. Weiterhin wird in der Offenlegungsschrift vorgeschlagen, zur Ausbildung des Druckausgleichsventils das Einspritzventilglied als Hohlnadel mit einer Axialbohrung auszubilden, wobei die Axialbohrung mit einer Hochdruckquelle kommuniziert. Das der Einspritzöffnung zugewandte Ende der Axialbohrung bildet einen Ventilsitz aus, der mit einem in der Axialbohrung aufgenommenen hubbeweglichen Ventilschließkörper zusammenwirkt. Bei geöffnetem Druckausgleichsventil gelangt unter hohem Druck stehender Kraftstoff aus der Axialbohrung in einen Zusatzraum, der sich unter das als Hohlnadel ausgebildete Einspritzventilglied erstreckt und bei entsprechendem Kraftstoffdruck eine Verringerung der auf das Einspritzventilglied wirkenden Schließkraft bewirkt.From the publication DE 10 2008 000 702 A1 an injection valve with a pressure compensation valve is known, which causes a compensation of the hydraulically generated forces on the injection valve member with appropriate circuit. The injection valve member can therefore be lifted with correspondingly small forces from its closed position, so that the use of a small-sized magnetic actuator is possible. Furthermore, it is proposed in the published patent application form the injection valve member as a hollow needle with an axial bore to form the pressure compensation valve, wherein the axial bore communicates with a high pressure source. The injection opening facing the end of the axial bore forms a valve seat, which cooperates with a recorded in the axial bore liftable valve closing body. With the pressure compensation valve open, high pressure fuel from the axial bore passes into an additional space which extends below the injection valve member designed as a hollow needle and causes a reduction of the force acting on the injection valve member closing force at a corresponding fuel pressure.

Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein hinsichtlich seines Aufbaus vereinfachtes Einspritzventil mit einem direkt betätigbaren Einspritzventilglied bereit zu stellen. Insbesondere soll die zum Öffnen und zum Schließen des Einspritzventils erforderliche Antriebs- bzw. Federkraft reduziert sein, um einen herkömmlichen Magnetaktor einsetzen zu können.Based on the above-mentioned prior art, the present invention has the object to provide a simplified in terms of its construction injection valve with a directly operable injection valve member. In particular, the required to open and close the injector drive or spring force to be reduced in order to use a conventional magnetic actuator can.

Zur Lösung der Aufgabe wird das Einspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen angegeben.To solve the problem, the injection valve is proposed with the features of claim 1. Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das vorgeschlagene Einspritzventil umfasst ein Einspritzventilglied, das zum Freigeben und Verschließen wenigstens einer Einspritzöffnung in einer Bohrung eines Gehäuseteils hubbeweglich geführt ist, und einen Aktor zur direkten Betätigung des Einspritzventilgliedes. Das Einspritzventilglied ist vorliegend als Hohlnadel ausgebildet. Erfindungsgemäß dient die Bohrung zugleich als außerhalb des als Hohlnadel ausgebildeten Einspritzventilgliedes liegende Hochdruckführung, über welche der wenigstens einen Einspritzöffnung ein unter hohem Druck stehendes Medium zugeführt wird. Ferner erfindungsgemäß ist innerhalb der Hohlnadel ein axial beweglicher Druckausgleichskolben aufgenommen, der sowohl einen brennraumseitigen Druckraum, als auch einen brennraumabgewandten Druckraum begrenzt und mittels Druckübertragung einen Druckausgleich bewirkt.The proposed injection valve comprises an injection valve member, which is guided for releasing and closing at least one injection opening in a bore of a housing part in a liftable manner, and an actuator for direct actuation of the injection valve member. The injection valve member is presently designed as a hollow needle. According to the invention, the bore at the same time serves as a high-pressure guide lying outside the injection valve member designed as a hollow needle, via which the at least one injection opening is supplied with a medium under high pressure. Further, according to the invention, an axially movable pressure equalizing piston is received within the hollow needle, which limits both a combustion chamber-side pressure chamber, as well as a brennraumabgewandten pressure chamber and causes a pressure equalization by means of pressure transmission.

Das als Hohlnadel ausgebildete Einspritzventilglied wird demnach in Schließstellung lediglich außenseitig von Hochdruck beaufschlagt, so dass es – in Abhängigkeit von der Außenkontur des Einspritzventilgliedes – im Wesentlichen druckausgeglichen ist. Das heißt, dass die am Einspritzventilglied anliegenden axial wirksamen hydraulischen Kräfte sich weitgehend aufheben. Demzufolge kann ein Öffnen des Einspritzventilgliedes bereits mit der Kraft eines herkömmlichen Magnetaktors bewirkt werden. In Abhängigkeit von der Dichtgeometrie des Einspritzventilgliedes kann an einer brennraumseitigen Stirnfläche des Einspritzventilgliedes Brennraumdruck anliegen, der das Einspritzventilglied in axialer Richtung beaufschlagt. Dadurch, dass an dem Druckausgleichskolben ebenfalls Brennraumdruck anliegt, bewegt sich dieser in Richtung des brennraumabgewandten Druckraums, wobei er den Druck vom brennraumseitigen Druckraum auf den brennraumabgewandten Druckraum überträgt. Die axiale Bewegung des Druckausgleichskolbens bewirkt somit einen Druckausgleich, der auch das Einspritzventilglied entlastet.The trained as a hollow needle injection valve member is thus applied in the closed position only on the outside of high pressure, so that it - in response to the outer contour of the injection valve member - is substantially pressure balanced. This means that the axially effective hydraulic forces applied to the injection valve member largely cancel each other out. As a result, opening of the injection valve member can be effected already with the force of a conventional magnetic actuator. Depending on the sealing geometry of the injection valve member, combustion chamber pressure can be applied to a combustion chamber-side end face of the injection valve member, which acts on the injection valve member in the axial direction. Due to the fact that combustion chamber pressure is applied to the pressure equalizing piston, it also moves in the direction of the pressure chamber facing away from the combustion chamber, wherein it transfers the pressure from the combustion chamber side pressure chamber to the pressure chamber remote from the combustion chamber. The axial movement of the pressure compensation piston thus causes a pressure equalization, which also relieves the injection valve member.

Bevorzugt ist der brennraumabgewandte Druckraum mit einem außerhalb des als Hohlnadel ausgebildeten Einspritzventilgliedes angeordneten weiteren Druckraum hydraulisch verbunden, der von einer Stirnfläche des Einspritzventilgliedes axial begrenzt wird. Dadurch, dass die beiden Druckräume hydraulisch verbunden sind, herrscht in beiden Räumen der gleiche Druck, der wiederum dem Druck im brennraumseitigen Druckraum entspricht, da der Druckausgleichskolben den gewünschten Druckausgleich bewirkt. Da an beiden Stirnflächen des Einspritzventilgliedes der gleiche Druck anliegt, ist dieses in axialer Richtung vollständig druckausgeglichen. Die zum Öffnen des Einspritzventilgliedes erforderliche Aktorkraft wird demnach weiter gesenkt. The pressure chamber facing away from the combustion chamber is preferably hydraulically connected to a further pressure chamber arranged outside the injection valve member designed as a hollow needle and axially delimited by an end face of the injection valve member. Characterized in that the two pressure chambers are hydraulically connected, prevails in both rooms, the same pressure, which in turn corresponds to the pressure in the combustion chamber side pressure chamber, since the pressure compensation piston causes the desired pressure equalization. Since the same pressure is applied to both end faces of the injection valve member, this is completely pressure-balanced in the axial direction. The actuator force required to open the injection valve member is therefore further reduced.

Beim Öffnungshub des Einspritzventilgliedes baut sich unterhalb des Einspritzventilgliedes ein Druck auf, der weitgehend dem Betriebsdruck entspricht, so dass ohne Druckausgleich über den Druckausgleichskolben das Schließen des Einspritzventilgliedes nur mit einer besonders starken Schließfeder bewirkt werden könnte. Gegen diese hohe Schließkraft der Feder müsste dann der Aktor öffnen, der demzufolge entsprechend größer auszulegen wäre. Der erfindungsgemäß innerhalb der Hohlnadel axial bewegliche Druckausgleichskolben macht den Einsatz eines größeren Aktors entbehrlich, da dieser über seine axiale Bewegung den gewünschten Druckausgelich bewirkt.During the opening stroke of the injection valve member, a pressure builds up below the injection valve member, which largely corresponds to the operating pressure, so that closing of the injection valve member could be effected only with a particularly strong closing spring without pressure equalization via the pressure compensation piston. Against this high closing force of the spring would then open the actuator, which would therefore be interpreted correspondingly larger. The present invention within the hollow needle axially movable pressure compensation piston makes the use of a larger actuator unnecessary, since this causes the desired Druckausgelich over its axial movement.

Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind der brennraumabgewandte Druckraum und/oder der mit diesem verbundene weitere Druckraum über eine Drossel mit einem Rücklauf verbunden. Der brennraumabgewandte Druckraum und/oder der weitere Druckraum können somit über die Drossel entlastet werden. Der brennraumseitige Druckraum ist über die wenigstens eine Einspritzöffnung entlastbar. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der brennraumabgewandte Druckraum und/oder der weitere Druckraum über ein Druckhalteventil mit dem Rücklauf verbindbar sind.According to a first preferred embodiment of the invention, the pressure chamber remote from the combustion chamber and / or the additional pressure chamber connected thereto are connected to a return via a throttle. The combustion chamber remote pressure chamber and / or the additional pressure chamber can thus be relieved via the throttle. The combustion chamber-side pressure chamber can be relieved via the at least one injection opening. Alternatively, it can also be provided that the pressure chamber remote from the combustion chamber and / or the further pressure chamber can be connected to the return via a pressure-maintaining valve.

Vorzugsweise ist in Schließstellung des Einspritzventilgliedes der gemittelte Druck im ersten Druckraum bzw. Steuerraum geringfügig höher als der Druck im Bereich des Sacklochs eingestellt, um ein „Wandern” des Druckausgleichskolbens in Richtung des Aktors zu verhindern. Die Druckdifferenz stellt eine definierte Ausgangslage des Druckausgleichskolbens sicher. Zur Unterstützung der Rückstellung kann der Druckausgleichskolben alternativ oder ergänzend auch von der Druckkraft einer Feder beaufschlagt werden.Preferably, in the closed position of the injection valve member, the averaged pressure in the first pressure chamber or control chamber is set slightly higher than the pressure in the region of the blind hole in order to prevent a "wandering" of the pressure compensation piston in the direction of the actuator. The pressure difference ensures a defined starting position of the pressure compensation piston. To assist the provision of the pressure equalizing piston can alternatively or additionally be acted upon by the pressure force of a spring.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist das als Hohlnadel ausgebildete Einspritzventilglied in einem Führungsabschnitt axial geführt. Der Führungsabschnitt kann dabei als Teil des Gehäuseteils oder als hierin eingesetztes separates Bauteil ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Bohrung des Gehäuseteils einen Bereich mit verringertem Innendurchmesser aufweisen, um als Führungsabschnitt zu dienen. Liegt der Führungsabschnitt innerhalb der Hochdruckführung, ist über kanalartige Ausnehmungen sicherzustellen, dass das einzuspritzende Medium weiterhin bis zur Einspritzöffnung gelangt. Wird zur Ausbildung eines Führungsabschnitts ein separates Bauteil in die Bohrung des Gehäuseteils eingesetzt, ist dieses vorzugsweise in Form einer Hülse mit Abflachungen und/oder kanalartigen Ausnehmungen zur Fortsetzung der Hochdruckführung ausgebildet.According to one embodiment of the invention, designed as a hollow needle injection valve member is axially guided in a guide section. The guide section may be formed as part of the housing part or as a separate component used herein. For example, the bore of the housing part may have a reduced inner diameter area to serve as a guide portion. If the guide section lies within the high-pressure guide, it must be ensured via channel-like recesses that the medium to be injected continues to reach the injection opening. If a separate component is inserted into the bore of the housing part in order to form a guide section, this is preferably designed in the form of a sleeve with flattenings and / or channel-like recesses for the continuation of the high-pressure guide.

Vorzugsweise ist der Aktor ein Magnetaktor und umfasst ein Ankerelement, das mit dem als Hohlnadel ausgebildeten Einspritzventilglied einstückig verbunden ist. Die Vorteile in der Verwendung eines Magnetaktors liegen insbesondere darin, dass das Einspritzventil im Vergleich zu einem solchen mit einem Piezoaktor als Betätigungsmittel kostengünstiger herstellbar ist. Ferner lässt sich mittels eines Magnetaktors ein ausreichender Hub zur vollständigen Sitzentdrosselung realisieren. Die einstückige Ausbildung von Ankerelement und Einspritzventilglied wiederum verringert die Zahl der bewegten Bauteile, da diese auf zwei Bauteile (Einspritzventilglied und Druckausgleichskolben) reduziert werden kann.Preferably, the actuator is a magnetic actuator and comprises an anchor member which is integrally connected to the injection valve member designed as a hollow needle. The advantages in the use of a magnetic actuator are, in particular, that the injection valve can be produced less expensively in comparison to such with a piezoelectric actuator as actuating means. Furthermore, a sufficient stroke for complete seat throttling can be realized by means of a magnetic actuator. The one-piece design of armature element and injection valve member in turn reduces the number of moving components, since these can be reduced to two components (injection valve member and pressure compensation piston).

Unabhängig von der Wahl des Aktors, ist dieser bevorzugt in einem gegenüber der Hochdruckführung abgedichteten Niederdruckraum angeordnet. Der Aktor ist demzufolge einer geringeren Belastung ausgesetzt und die erforderlichen elektrischen Anschlüsse können in einfacher Weise realisiert werden.Regardless of the choice of the actuator, this is preferably arranged in a sealed against the high-pressure guide low-pressure chamber. The actuator is therefore exposed to a lower load and the required electrical connections can be realized in a simple manner.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:Preferred embodiments of the invention are explained below with reference to the accompanying drawings. These show:

1 einen Längsschnitt durch ein erstes erfindungsgmäßes Einspritzventil und 1 a longitudinal section through a first erfindungsgmäßes injection valve and

2 einen Längsschnitt durch ein zweites erfindungsgemäßes Einspritzventil. 2 a longitudinal section through a second injection valve according to the invention.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

Das in der 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Einspritzventils weist ein in einer Bohrung 3 eines Gehäuseteils 4 hubbeweglich geführtes Einspritzventilglied 1 auf, das als Hohlnadel ausgebildet und einstückig mit einem Ankerelement 15 verbunden ist. Das Ankerelement 15 wirkt mit einem Aktor 5 zusammen, der vorliegend als Magnetaktor ausgebildet ist und eine Magnetspule 18 umfasst. Bei einer Bestromung der Magnetspule 18 wird das Ankerelement 15 in Richtung der Spule 18 bewegt und dabei das Einspritzventilglied 1 aus seinem Dichtsitz gehoben. Die Hubbewegung des Einspritzventilgliedes 1 gibt wenigstens eine Einspritzöffnung 2 frei, über welche das einzuspritzende Medium ausgetragen werden kann. Die Betätigung des Einspritzventilgliedes 1 erfolgt demnach direkt ohne Zwischenschaltung eines Steuerventils. Die Rückstellung des Einspritzventilgliedes 1 in seinen Dichtsitz wird mit Beendigung der Bestromung der Magnetspule 18 über die in Schließrichtung wirkende Federkraft eines gehäuseseitig abgestützten Federelementes 17 bewirkt.That in the 1 illustrated first embodiment of an injection valve according to the invention comprises a in a bore 3 a housing part 4 liftable guided injection valve member 1 on, designed as a hollow needle and integral with an anchor element 15 connected is. The anchor element 15 acts with an actuator 5 together, which is in the present case designed as a magnetic actuator and a magnetic coil 18 includes. When energizing the magnetic coil 18 becomes the anchor element 15 in the direction the coil 18 moves while the injection valve member 1 lifted out of his tight seat. The stroke movement of the injection valve member 1 gives at least one injection port 2 free, over which the medium to be injected can be discharged. The actuation of the injection valve member 1 takes place directly without the interposition of a control valve. The return of the injection valve member 1 in its sealing seat is with completion of the energization of the solenoid 18 via the force acting in the closing direction spring force of a housing side supported spring element 17 causes.

Das einzuspritzende Medium wird der wenigstens einen Einspritzöffnung 2 über die Bohrung 3 im Gehäuseteil 4 zugeführt, welche zugleich als Hochdruckführung 6 ausgebildet ist. In die Bohrung 3 gelangt das Medium über eine seitlich im Gehäuseteil 4 ausgebildete Hochdruckleitung 19. Die Hochdruckführung 6 wird von dem in der Bohrung 3 aufgenommenen und als Hohlnadel ausgebildeten Einspritzventilglied 1 nach radial innen begrenzt, so dass das einzuspritzende und unter hohem Druck stehende Medium lediglich außenseitig am Einspritzventilglied 1 ansteht. Das Einspritzventilglied 1 ist somit in Schließstellung weitgehend druckausgeglichen. Die Dichtgeometrie des Einspritzventilgliedes 1 ist derart gewählt, dass der Sitzdurchmesser größer als der Innendurchmesser des als Hohlnadel ausgebildeten Einspritzventilgliedes ist. Somit liegt an der innerhalb des Sitzdurchmessers liegenden Stirnfläche des Einspritzventilgliedes der Brennraumdruck an. Um einen vollständigen Druckausgleich am Einspritzventilglied zu bewirken, ist in dem als Hohlnadel ausgebildeten Einspritzventilglied 1 ein Druckausgleichskolben 7 axial beweglich aufgenommen. Der Druckausgleichskolben 7 begrenzt in axialer Richtung einen brennraumseitigen Druckraum 8 sowie einen brennraumabgewandten Druckraum 9, der mit einem weiteren Druckraum 10 in Verbindung steht. Dadurch, dass der Druckausgleichskolben axial beweglich ist, nimmt er stets eine axiale Lage ein, in welcher der Druck in den Druckräumen 8, 9 und 10 ausgeglichen ist. Da der Druck im Druckraum 10 die brennraumabgewandte Stirnfläche des Einspritzventilgliedes 1 beaufschlagt, die zudem gleich groß der brennraumseitigen Stirnfläche innerhalb des Sitzdurchmessers gewählt ist, ist auch das Einspritzventilglied 1 druckausgeglichen. Über die axiale Bewegung des Druckausgleichskolbens wird demnach auch ein Ausgleich der auf das Einspritzventilglied wirkenden hydraulischen Kräfte bewirkt. Ein Druckhalteventil 12 gewährleistet dabei, dass ein ausreichender Druck erhalten bleibt. Zugleich ist sichergestellt, dass ein Grenzdruck nicht überschritten wird. Alternativ oder ergänzend zu einem Druckhalteventil 12 kann auch eine Drossel 11 eingesetzt werden, die an einen Rücklauf 20 angeschlossen ist.The medium to be injected becomes the at least one injection opening 2 over the hole 3 in the housing part 4 fed, which at the same time as a high pressure guide 6 is trained. Into the hole 3 the medium passes through a laterally in the housing part 4 trained high pressure line 19 , The high pressure guide 6 gets from that in the hole 3 recorded and designed as a hollow needle injection valve member 1 bounded radially inward, so that the injected and under high pressure medium only on the outside of the injection valve member 1 pending. The injection valve member 1 is thus largely pressure balanced in the closed position. The sealing geometry of the injection valve member 1 is chosen such that the seat diameter is greater than the inner diameter of the injection valve member designed as a hollow needle. Thus, the combustion chamber pressure is applied to the end face of the injection valve member located within the seat diameter. In order to effect a complete pressure equalization on the injection valve member is in the form of a hollow needle injection valve member 1 a pressure equalizing piston 7 taken axially movable. The pressure compensation piston 7 limited in the axial direction of a combustion chamber side pressure chamber 8th and a pressure chamber facing away from the combustion chamber 9 that with another pressure chamber 10 communicates. Because the pressure compensation piston is axially movable, it always assumes an axial position, in which the pressure in the pressure chambers 8th . 9 and 10 is balanced. Because the pressure in the pressure room 10 the combustion chamber facing away from the end face of the injection valve member 1 acted upon, which is also the same size of the combustion chamber side face is selected within the seat diameter, is also the injection valve member 1 pressure-balanced. Accordingly, a compensation of the hydraulic forces acting on the injection valve member is effected via the axial movement of the pressure compensation piston. A pressure relief valve 12 ensures that sufficient pressure is maintained. At the same time it is ensured that a limit pressure is not exceeded. Alternatively or in addition to a pressure-holding valve 12 can also be a throttle 11 be used, which is connected to a return 20 connected.

Die Funktionsweise des Einspritzventils ist wie folgt:
Wird die Magnetspule 18 bestromt, bewegt sich der Verbund aus Ankerelement 15 und Einspritzventilglied 1 in Richtung der Spule 18. Dabei gibt das Einspritzventilglied 1 die Einspritzöffnung 2 frei. Während des Öffnungshubes baut sich innerhalb des Sitzdurchmessers, das heißt im brennraumseitigen Druckraum 8 der Betriebsdruck auf. Der in der Hohlnadel axial bewegliche Druckausgleichskolben 7 wird dabei in Richtung des brennraumabgewandten Druckraums 9 bewegt und verdichtet das Medium, das im brennraumabgewandten Druckraum 9 und dem damit verbundenen Druckraum 10 vorhanden ist. Damit wird ein Druckausgelich am Einspritzventilglied 1 bewirkt. Nach Beendigung der Bestromung der Magnetspule 18 wird das Einspritzventilglied 1 über die die Federkraft des Federelementes 17 wieder in den Dichtsitz zurückgestellt. Der Einspritzvorgang wird beendet. Hierbei fällt der Druck im brennraumseitigen Druckraum 8 wieder ab, so dass sich der Druckausgleichskolben 7 wieder in seine Ausgangslage bewegen kann.The operation of the injector is as follows:
Will the solenoid coil 18 energized, the composite moves from anchor element 15 and injection valve member 1 in the direction of the coil 18 , In this case, there is the injection valve member 1 the injection port 2 free. During the opening stroke builds up within the seat diameter, ie in the combustion chamber side pressure chamber 8th the operating pressure on. The in the hollow needle axially movable pressure compensation piston 7 is doing in the direction of the combustion chamber remote pressure chamber 9 moves and compresses the medium in the pressure chamber facing away from the combustion chamber 9 and the associated pressure chamber 10 is available. This is a pressure compensation at the injection valve member 1 causes. After completion of the energization of the solenoid 18 becomes the injection valve member 1 about the spring force of the spring element 17 put back in the sealing seat. The injection process is ended. In this case, the pressure falls in the combustion chamber side pressure chamber 8th again, so that the pressure balance piston 7 can move back to its starting position.

Beim Ausführen der Hubbewegung wird das Einspritzventilglied 1 über einen Führungsabschnitt 13 in Form einer Hülse 14, die in die Bohrung 3 des Gehäuseteils 4 eingesetzt ist, geführt. Da die Hülse 14 innerhalb der Hochdruckführung 6 liegt, ist die Hülse 14 mit kanalartigen Ausnehmungen (nicht dargestellt) versehen, um die Zuleitung des einzuspritzenden Mediums weiterhin zu gewährleisten.When executing the stroke movement, the injection valve member 1 over a guide section 13 in the form of a sleeve 14 into the hole 3 of the housing part 4 is used, guided. Because the sleeve 14 within the high pressure guide 6 lies, is the sleeve 14 provided with channel-like recesses (not shown) to continue to ensure the supply of the medium to be injected.

Die in der 2 dargestellte weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Einspritzventils unterscheidet sich von der der 1 im Wesentlichen darin, dass der Aktor 5 in einem Niederdruckraum 16 angeordnet ist. Dies wirkt sich als Vorteil aus, da die elektrischen Anschlüsse des Aktors 5 einfacher herzustellen sind und der Aktor 5 einer geringeren Belastung ausgesetzt ist. Die Abdichtung des Niederdruckraums 16 gegenüber der Hochdruckführung 6 erfolgt mittels einer Dichthülse 21, die zugleich einen Führungsabschnitt 13 ausbildet. Im Unterschied zur Hülse 14 der zuvor beschriebenen Ausführungsform besitzt die Dichthülse 21 keine kanalartigen Ausnehmungen. Der Niederdruckraum 16 ist ferner über eine Bohrung mit einem Rücklauf 20 verbunden.The in the 2 shown further embodiment of an injection valve according to the invention differs from that of 1 essentially in that the actor 5 in a low-pressure room 16 is arranged. This has an advantage as the electrical connections of the actuator 5 easier to manufacture and the actuator 5 is subjected to a lower load. The sealing of the low pressure space 16 opposite the high pressure guide 6 done by means of a sealing sleeve 21 , at the same time a leadership section 13 formed. In contrast to the sleeve 14 The embodiment described above has the sealing sleeve 21 no channel-like recesses. The low pressure room 16 is also a bore with a return 20 connected.

Die Funktionsweise der zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Einspritzventils entspricht der der ersten Ausführungsform, so dass der Einfachheit halber hierauf verwiesen wird.The mode of operation of the second embodiment of an injection valve according to the invention corresponds to that of the first embodiment, so that reference is made to this for the sake of simplicity.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102008000702 A1 [0004] DE 102008000702 A1 [0004]

Claims (6)

Einspritzventil mit einem Einspritzventilglied (1), das zum Freigeben und Verschließen wenigstens einer Einspritzöffnung (2) in einer Bohrung (3) eines Gehäuseteils (4) hubbeweglich geführt ist, und einem Aktor (5) zur direkten Betätigung des Einspritzventilgliedes (1), wobei das Einspritzventilglied (1) als Hohlnadel ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (3) zugleich als außerhalb des als Hohlnadel ausgebildeten Einspritzventilgliedes (1) liegende Hochdruckführung (6) dient, über welche der wenigstens einen Einspritzöffnung (2) ein unter hohem Druck stehendes Medium zugeführt wird, ferner, dass innerhalb der Hohlnadel ein axial beweglicher Druckausgleichskolben (7) aufgenommen ist, der sowohl einen brennraumseitigen Druckraum (8), als auch einen brennraumabgewandten Druckraum (9) axial begrenzt und mittels Druckübertragung einen Druckausgleich bewirkt.Injection valve with an injection valve member ( 1 ), which is for releasing and closing at least one injection opening ( 2 ) in a bore ( 3 ) of a housing part ( 4 ) is guided in a liftable manner, and an actuator ( 5 ) for direct actuation of the injection valve member ( 1 ), wherein the injection valve member ( 1 ) is formed as a hollow needle, characterized in that the bore ( 3 ) at the same time as outside the injection valve member designed as a hollow needle ( 1 ) high pressure guide ( 6 ), via which of the at least one injection opening ( 2 ) is supplied to a medium under high pressure, further that within the hollow needle an axially movable pressure equalizing piston ( 7 ), which has both a combustion chamber-side pressure chamber ( 8th ), as well as a brennraumabgewandten pressure space ( 9 ) axially limited and causes a pressure equalization by means of pressure transmission. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der brennraumabgewandte Druckraum (9) mit einem außerhalb des als Hohlnadel ausgebildeten Einspritzventilgliedes (1) angeordneten weiteren Druckraum (10) hydraulisch verbunden ist, der von einer Stirnfläche des Einspritzventilgliedes (1) axial begrenzt wird.Injection valve according to claim 1, characterized in that the combustion space facing away from the pressure chamber ( 9 ) with an injection valve member designed as a hollow needle ( 1 ) arranged further pressure space ( 10 ) is hydraulically connected from an end face of the injection valve member ( 1 ) is limited axially. Einspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der brennraumabgewandte Druckraum (9) und/oder der weitere Druckraum (10) über eine Drossel (11) und/oder ein Druckhalteventil (12) mit einem Rücklauf verbunden bzw. verbindbar sind.Injection valve according to Claim 1 or 2, characterized in that the pressure chamber facing away from the combustion chamber ( 9 ) and / or the further pressure chamber ( 10 ) via a throttle ( 11 ) and / or a pressure-maintaining valve ( 12 ) are connected to a return or connectable. Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das als Hohlnadel ausgebildete Einspritzventilglied (1) in einem Führungsabschnitt (13) axial geführt ist, wobei der Führungsabschnitt (13) als Teil des Gehäuseteils (4) oder als hierin eingesetztes separates Bauteil, vorzugsweise in Form einer Hülse (14) mit Abflachungen und/oder kanalartigen Ausnehmungen zur Fortsetzung der Hochdruckführung (6), ausgebildet ist.Injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the injection valve member designed as a hollow needle ( 1 ) in a guide section ( 13 ) is axially guided, wherein the guide portion ( 13 ) as part of the housing part ( 4 ) or as a separate component used therein, preferably in the form of a sleeve ( 14 ) with flats and / or channel-like recesses for the continuation of the high pressure guide ( 6 ), is trained. Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (5) ein Magnetaktor ist und ein Ankerelement (15) umfasst, das mit dem als Hohlnadel ausgebildeten Einspritzventilglied (1) einstückig verbunden ist.Injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator ( 5 ) is a magnetic actuator and an anchor element ( 15 ), which with the injection valve member designed as a hollow needle ( 1 ) is integrally connected. Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (5) in einem gegenüber der Hochdruckführung (6) abgedichteten Niederdruckraum (16) angeordnet ist.Injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator ( 5 ) in a relative to the high pressure guide ( 6 ) sealed low pressure space ( 16 ) is arranged.
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DE102008000702A1 (en) 2008-03-17 2009-09-24 Robert Bosch Gmbh injector

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